机械设计基础知识教学大纲

机械设计基础知识教学大纲一、课程概述本课程旨在向学习者系统传授机械设计的基础知识、基本原理与常用方法，培养其分析和解决机械设计实际问题的初步能力。通过本课程的学习，学习者将理解机械设计的基本流程，掌握机械零件的设计准则与计算方法，为后续专业课程的学习及从事机械设计相关工作奠定坚实基础。（一）课程名称机械设计基础知识（二）课程性质专业基础课（三）适用对象机械类及相关专业本科生、研究生，或从事机械设计相关工作的工程技术人员入门学习。（四）教学目标1.知识与理解：掌握机械设计的基本概念、设计流程及一般原则；理解常用机械零件的工作原理、结构特点和失效形式；熟悉材料的基本性能及选用原则。2.技能与应用：初步学会运用力学知识对典型机械零件进行受力分析和强度校核；能够根据工作条件和性能要求，对常用机械零件进行初步的结构设计和参数选择；了解机械设计中标准化、系列化和通用化的意义并初步应用。3.素质与态度：培养严谨的工程思维、创新意识和解决实际问题的能力；树立正确的设计理念，注重设计的经济性、安全性和可靠性。（五）学时与学分（此处根据实际教学安排填写，例如：总计XX学时，其中理论XX学时，实践/习题XX学时，XX学分）二、教学内容与学时分配（一）第一章：机械设计导论（建议学时：4）1.机械设计的定义、重要性及发展趋势*机械设计在工程实践中的地位与作用*现代机械设计的特点与发展方向（如智能化、绿色化、模块化）2.机械设计的基本要求与一般程序*设计的基本要求：性能、可靠性、经济性、安全性、环保性等*设计的一般流程：产品规划、方案设计、技术设计、施工设计等阶段的主要内容3.机械设计中的标准化、系列化与通用化*标准的概念、级别及重要性*优先数系及其应用4.设计任务书与设计原始数据*设计任务书的主要内容*如何分析和运用设计原始数据（二）第二章：机械设计中的力学基础（建议学时：8）1.静力学基础回顾*力、力矩、力偶的基本概念与性质*物体的受力分析与受力图绘制*平面力系的平衡方程及其应用2.材料力学基础回顾*构件的基本变形形式：拉伸与压缩、剪切与挤压、弯曲、扭转*应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念*强度条件、刚度条件及其应用*组合变形下的强度计算简介（三）第三章：机械工程材料及选择（建议学时：6）1.常用工程材料的性能*力学性能：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度*物理化学性能：密度、导热性、导电性、耐腐蚀性*工艺性能：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性2.常用工程材料简介*金属材料：碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及其合金*非金属材料：工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料简介3.材料选择的基本原则*根据零件的工作条件（载荷、环境、温度）选择*考虑材料的经济性、工艺性及供应情况*典型零件材料选择举例（四）第四章：机械设计的基本方法与准则（建议学时：6）1.机械零件的失效形式*断裂（塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂）*过量变形（塑性变形、弹性变形过大）*表面失效（磨损、腐蚀、胶合）*功能失效2.设计计算准则*强度准则：屈服强度、极限强度、疲劳强度计算*刚度准则：变形量限制*耐磨性准则：接触应力、比压限制*振动稳定性准则简介*可靠性设计简介3.机械零件的设计步骤*确定设计要求与工作条件*选择零件类型与结构形式*确定计算简图与计算载荷*选择材料与热处理方式*进行必要的计算与校核*绘制零件工作图（五）第五章：连接设计（建议学时：8）1.螺纹连接*常用螺纹类型、特点及应用（普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹等）*螺纹连接的基本类型与标准连接件（螺栓、螺母、螺钉、垫圈）*螺纹连接的预紧与防松*单个螺栓连接的强度计算*螺栓组连接的结构设计与受力分析2.键连接与销连接*平键、半圆键、楔键连接的结构特点、工作原理及应用*键连接的选择与强度校核*销连接的类型、特点及应用（定位、连接、安全）3.铆接、焊接与粘接简介*各自的特点、应用场合及设计注意事项（六）第六章：传动设计基础（建议学时：10）1.带传动*带传动的类型、工作原理、特点及应用*V带与V带轮的结构*带传动的受力分析、应力分析及失效形式*带传动的设计准则与参数选择2.链传动*链传动的类型、工作原理、特点及应用*滚子链与链轮的结构*链传动的运动特性（多边形效应）与受力分析*链传动的设计要点与参数选择3.齿轮传动*齿轮传动的类型、特点及应用*渐开线齿廓的基本特性*直齿圆柱齿轮的基本参数与几何尺寸计算*齿轮传动的失效形式与设计准则*齿轮材料与热处理4.蜗杆传动简介*蜗杆传动的类型、特点及应用*主要参数与几何尺寸简介（七）第七章：轴系零部件设计（建议学时：8）1.轴的设计*轴的功用、类型与材料*轴的结构设计：轴径确定、轴上零件的定位与固定、轴的结构工艺性*轴的受力分析与强度校核（弯扭组合强度计算）2.滑动轴承*滑动轴承的类型、结构特点及应用*轴瓦材料与结构*滑动轴承的润滑（润滑剂、润滑方式）*非液体摩擦滑动轴承的设计计算3.滚动轴承*滚动轴承的基本结构、类型与代号*滚动轴承的选择*滚动轴承的失效形式与寿命计算基础*滚动轴承的组合设计（固定、调整、密封、润滑）（八）第八章：机械结构设计与工艺性（建议学时：6）1.结构设计的基本要求*功能要求、强度要求、刚度要求、稳定性要求*工艺性要求、经济性要求、美观性要求2.结构设计的基本原理与方法*等强度原理、合理力流、变形协调、简化结构*结构的标准化、模块化设计思想3.零件结构工艺性*铸造工艺性、锻造工艺性、焊接工艺性、切削加工工艺性对零件结构的要求*装配工艺性设计（九）第九章：机械设计中的常用软件工具简介（建议学时：4）1.计算机辅助设计（CAD）软件*二维绘图软件（如AutoCAD）基本功能与应用*三维建模软件（如SolidWorks,UG,Pro/E等）基本功能与应用2.计算机辅助工程（CAE）软件简介*有限元分析（FEA）在结构强度、刚度分析中的应用简介*机构运动仿真简介（十）第十章：机械设计实例分析与设计方法拓展（建议学时：6）1.典型简单机械系统设计实例分析*结合前面所学知识，对简单机械装置（如减速器、小型机械等）进行设计思路剖析2.创新设计思维与方法简介*TRIZ理论简介*模块化设计、参数化设计思想3.绿色设计与可持续设计理念简介*设计中的节能、降耗、环保意识三、教学方法与手段1.课堂讲授：以PPT课件为主，结合板书、工程图片、动画演示，清晰阐述基本概念、原理和方法。2.案例分析：结合典型机械零件和简单机械系统的设计实例，加深对理论知识的理解和应用。3.课堂讨论：针对设计中的关键问题组织讨论，激发学习者思考，培养分析问题能力。4.课后练习：通过适量的习题和设计任务，巩固所学知识，锻炼设计计算能力。5.课程设计（可选）：安排小型综合设计项目，如简单减速器设计，全面应用所学知识。四、考核方式1.平时成绩（30%-40%）：包括出勤、课堂表现、作业完成情况。2.期末考试（60%-70%）：以闭卷笔试为主，考察对基础知识的掌握程度和综合应用能力。题型可包括选择题、填空题、简答题、分析计算题、设计应用题等。3.课程设计（若有，可占一定比例）：根据设计报告质量、图纸规范性等进行评定。五、建议教材与参考资料1.建议教材：*《机械设计基础》（相关经典版本教材）*《机械设计》（相关经典版本教材）2.